Umbau Roomba 581 von NiMh auf LiFePO4 (Lithium)... Testphase

[Zündfunke]

Hi,

ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung eines Stützkondensators. Leider nie gemacht und die Formeln verwirren mich gerade .... es muss für den Zeitraum des Schaltvorgangs des Relais (schätze max. 500ms) ca. 2,5A/22,5 volt gespeichert werden. Könntet ihr mir bitte Helfen?

Gruß und Danke
Zündfunke

[Zündfunke]

So,

hab mich jetzt nochmal hin gesetzt! ^^

Also wegen der Berechnung des Kondensators:
Ich habe ein Netzteil mit 22,5 Volt was 1,25A liefert. Nun möchte ich die Kapazität ermitteln. Der Kondensator selbst hat mehrere Minuten (mindesten 90min.) zeit zum laden, sollte also nicht relevant sein.

Also Kapazität = C = A*s/V = F
Somit ist es bei mir C= 1,25*1/22,5V = 0,0556 Farad?... da Q=C*U = 1,25ist... richtig oder?

Zum verständniss... für 1 sek. kann ich somit die Schaltung vom Roboter am leben erhalten?

[Andre_S]

Hallo,

Ermittel noch mal genau...
Ich glaube nicht, dass Die Relaisumschaltzeit 500ms ist und was benötigt die Platine in dem Moment tatsächlich, es ist nur der Fahrmotor in Betrieb, (kein Lüfter und keine Bürsten, zumindest bei mir) also glaube ich ist die Leistungsaufnahme nicht so hoch...

Gruß Andre

[Zündfunke]

Hallo,

Ermittel noch mal genau...
Ich glaube nicht, dass Die Relaisumschaltzeit 500ms ist...

Hi,

es ging mir nur um die Rechnung ob die stimmt. Schaltzeit beträgt 7ms-12ms (Ein-/Abschaltzeit)... naja egal, schnee von gestern... konnte endlich rumbasteln

Ich hab jetzt alles soweit fertig, funktioniert tadellos soweit (wenn man über die Ladebuchse lädt). Ein Kondensator ist bisher nicht nötig.

Aber es gibt nur noch ein Problem.
Das Relais stört die Schaltung vom Roboter (wenn man über die ladestation lädt). Das äußert sich darin, das wenn die Steuerspannung vom Relais abfällt (abdocken von der Ladestation), das sich die Relais Spule den Reststrom aus der Schaltung vom Roboter zieht und dann abfällt, das passiert im 20ms bereich. Das wiederum führt dazu, das ein einschalten unmöglich wird. Leider benötigt die Schaltung vom Roboter diese Restspannung um koreckt zu Arbeiten.
Jetzt hab ich leider kein Plan, wie ich die Spule daran hindere das nicht zu tun. Eine 1N4001 Diode verhindert das "zurückfließen" nicht! Ein Kondensator >2000µF auf der Roboter Schaltung funktioniert, diese schaltet aber erstmal ab beim abdocken und dann wieder ein um den Kondensator zu entladen. Egal was ich bisher anstelle, das einschalten wird unmöglich, die Uhrzeit und das Wochenprogramm ist weg und nur weil die Ralaisspule den Saft aus der Schaltung zieht. Eine idee?

Ein Halbleiterrelais will ich erstmal nicht einsetzen, wäre toll wenn es mit den vorhandenen mitteln gehen würde.

gruß und Danke
zündfunke

[Zündfunke]

So fertig... im groben erzählt...

... das Projekt ist abgeschlossen mit meinem 3 Jahre alten 581. Sicherlich gibt es noch Verbesserungspotential, aber fürs erste wird alles erfüllt.
Jeder der sich einmal mit Elektronik beschäftigt hat, weiß wie bescheiden es ist, eine Schaltung um eine vorhandene zu bauen. Meist muss man mit Abstrichen/Nachteilen rechnen, die erkläre ich am Ende dieses Posts.


Der Umbau
Benötigt wird:
- eine 4S Schutzschaltung für LiFePO4, die mind. 3A Dauerstrom liefert, sowie einen Überspannungs- /Tiefentlade- und Kurzschlussschutz bietet, ich habe bei 4 Zellen bewusst auf einen Balancer verzichtet... fertig Lösung ~11€
-cccv Ladegerät mit Breitbereichseingang, das muss in dem Roomba verbaut werden (muss extrem kompakt sein), beim selbst löten (SMD) kommt man auf ~15€, fertig Lösung 28€
-A123 System ANR26650M1A mit 2300mAh ~ 4x5€
-Der Temperaturfühler vom alten Akku
-diverse klein Teile (2x100µF Elko, 2x Dioden, 5A Relais 1x Wechsler, Kabel) ~5€
-Schaltzeituhr ~5€?

Zeitaufwand:
Schätze 4 std. mit anpassen/Löten/auseinander und zusammenbauen? Hab 2 Wochen benötigt, weil einiges herausgefunden werden muste.

Bastel Arbeit:

1. Temperaturwiderstand ausbauen und auf dem Roomba Board verlöten.



2. Umbau der Ladestation, so das an den Kontakten immer die 22,5 Volt anliegen.



3. 2 Parallel geschaltete Elkos (16V) mit jeweils 100µF an der Ladebuchse verlöten. Dadurch bleibt beim ein koppeln/auskoppeln des Akkus, das Wochenprogramm und die Uhrzeit erhalten.



4. Hier wirds sehr eng.... Einpassen des CCCV Ladegeräts, es muss soweit eingepasst werden, so das es keinen Kontakt zum Roomba board hat. Versorgt wird es über die Ladestationskontakte.
Auf der Linken Seite wird das Relais mit 1x Wechsler verbaut +Diode. Dieses wird auch über die Ladestationskontakte Versorgt. Im ausgeschalteten zustand (roomba nicht an der Station) versorgt der Akku das Board. Bei Bestromung entkoppelt das Relais das Board und schaltet den Ausgang des Ladegeräts frei für den Akku.
Eine weitere Diode muss noch am Stromeingang des Roomba boards verbaut werden. Wenn alles fixiert ist und soweit funktioniert, dann muss das Board wieder einwandfrei aufliegen.
Am Ende kommen 3 Löcher in die Verkleidung, so dass man den Status des Ladegeräts/Akkus über 3 LED´s ablesen kann.



5. Zusammenbau des Akkus mit Schutzschaltung.



....

[Zündfunke]

...

6. Anschließen und Akku laden. Drauf achten das, dass Relais schaltet...



7. Netzteil über eine Wochenschaltzeituhr anschließen

Vorteile:
- Die Laufleistung beträgt 100min. / Laden auch 100min. bei 1,5A (2x bisher getestet)
- Diese Akkus versprechen wie schon gesagt eine wesentlich länger Lebensdauer min. ~1000zyklen
- wenn man alles selber macht 55€

Nachteile:

-eine menge Arbeit

-Der Roomba stellt nach ca. 30 min. fest, das er keinen Akku lädt und blinkt mit einem Error (kein Problem), die cccv Schaltung Lädt trotzdem. Damit man das nicht ständig sieht und wenn der Akku voll ist, schaltet die Zeitschaltuhr ab.
-zeitversetztes starten... erst muss der Roomba von der Station starten und nach ca. 90 min. muss die Zeitschaltuhr die Station aktivieren (ka. wie sich das mit Lighthouse verträgt, muss noch getestet werden)... entsprechend wird die Station mit gesäubert (fixieren), empfand ich nun nicht so schlecht.
Das alles kann umgangen werden, wenn die Station ausgetrickst wird. Sprich es muss herausgefunden werden, wann die Ladestationsschaltung aus den 2,9Volt die 22,5 volt macht. Durch den neuen Akku funktioniert das nicht mehr... ich tippe auf eine Widerstandsveränderung durch den Nimh Akku, wenn der Roomba sich verbindet. Hier wäre also noch potential... war mir aber wurscht.

Am Ende ist es ein großer Eingriff und leider auch nicht mal eben gemacht.

Gruß
zündfunke

[Andre_S]

Hallo zündfunke,

vielen Dank für Deine ausführlichen Informationen zum Umbau des Roomba.
Finde es sehr gut wenn nach dem Abschluss die Ergebnisse in ausführlicher und nachvollziehbarer Form präsentiert werden!
Allerdings werden hier nicht ganz so viele Nutzer eines 581er sein, welche den Umbau in Erwägung ziehen, mich eingeschlossen. Bin eigentlich ganz froh dass meiner seine Arbeit zuverlässig verrichtet während niemand zu Hause ist und eingreifen kann.

Hast Du Deinen Umbau den schon im Roomba Forum gepostet?
http://www.roombaforum.com


Gruß André